康考迪亞大學(xué)利用4D復(fù)合打印改進(jìn)無(wú)人機(jī)機(jī)翼

       康考迪亞大學(xué)簡(jiǎn)稱(chēng)康大，是蒙特利爾英語(yǔ)大學(xué)之一，也是華人社區(qū)非常追崇的大學(xué)。雖然說(shuō)世界排名無(wú)法與麥吉爾大學(xué)相比，但是整個(gè)大學(xué)建設(shè)規(guī)劃非常合理，重視重點(diǎn)科系發(fā)展，商學(xué)院，工程與計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)院和藝術(shù)學(xué)院都是他的強(qiáng)勢(shì)院系。商學(xué)院排名甚至常居世界TOP100，他的CPA注冊(cè)會(huì)計(jì)師項(xiàng)目通過(guò)率常年在學(xué)術(shù)院校遙遙領(lǐng)先，備受華人的青睞。

　　近日康考迪亞大學(xué)的研究人員提出了一種新的4D復(fù)合打印方法，該方法能夠使無(wú)人駕駛飛行器(UAV)和無(wú)人機(jī)的機(jī)翼制造成本更低，并且在飛行過(guò)程中更高效。

　　隨著無(wú)人機(jī)在航空領(lǐng)域的依賴(lài)度越來(lái)越高，該行業(yè)面臨著降低開(kāi)支同時(shí)提高性能效率的壓力。為此，Concordia團(tuán)隊(duì)發(fā)表了一篇新論文，概述了一種能夠?qū)崿F(xiàn)這些目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)性4D復(fù)合打印技術(shù)。康考迪亞大學(xué)

　　“我們的論文表明，使用這種機(jī)翼的無(wú)人機(jī)可以為中小型車(chē)輛提供大量負(fù)載，”康考迪亞復(fù)合材料中心主任Suong Hoa說(shuō)。

　　3D打印無(wú)人機(jī)

　　無(wú)人機(jī)雖然是一個(gè)相對(duì)較新的市場(chǎng)，但在航空界占據(jù)著越來(lái)越大的空間。在過(guò)去幾年中，增材制造已被用于以較低成本設(shè)計(jì)和生產(chǎn)用于無(wú)人機(jī)的優(yōu)化組件。

　　例如，自2018年與TAUV簽署為無(wú)人機(jī)生產(chǎn)士兵系統(tǒng)和傳感器的諒解備忘錄以來(lái)，金屬3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)商Titomic在2019年通過(guò)其Titomic Kinetic Fusion(TKF)技術(shù)開(kāi)發(fā)了據(jù)稱(chēng)是最大的3D打印鈦無(wú)人機(jī).

　　從那時(shí)起，金屬3D打印機(jī)開(kāi)發(fā)項(xiàng)目Aeroswift成功地3D打印了大型鈦制無(wú)人機(jī)機(jī)身，而孔古工程學(xué)院的工程師則通過(guò)增材制造了一種微型藍(lán)牙控制的無(wú)人機(jī)，能夠在秘密軍事行動(dòng)中逃避捕獲。

　　最近，RF產(chǎn)品開(kāi)發(fā)商O(píng)ptisys推出了用于高空無(wú)人機(jī)的新一代3D打印輕量化部件，包括太空就緒天線和雷達(dá)組件。3月，Hypersonix Launch Systems獲得了澳大利亞政府295萬(wàn)美元的資助，用于資助開(kāi)發(fā)使用3D打印的氫動(dòng)力無(wú)人機(jī)。

　　Titomic的鈦制無(wú)人機(jī)(UAV)

　　更便宜、更高效的無(wú)人機(jī)

　　隨著航空業(yè)面臨越來(lái)越大的壓力和審查以減少其飛機(jī)對(duì)環(huán)境的影響，研究人員不斷尋找降低成本同時(shí)提高組件效率的方法。

　　Concordia團(tuán)隊(duì)的研究論文側(cè)重于一種使無(wú)人機(jī)機(jī)翼制造成本更低、飛行效率更高的方法。特別是，該團(tuán)隊(duì)探索了一種為無(wú)人機(jī)制造自適應(yīng)順應(yīng)后緣（ACTE）變形機(jī)翼的新方法，取代了連接到主翼體上的常用鉸鏈?zhǔn)浇笠怼?/p>

　　該團(tuán)隊(duì)利用了由Hoa開(kāi)創(chuàng)的4D復(fù)合打印技術(shù)。4D打印是指3D打印物體在存在刺激（例如水或熱）的情況下將自身轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N結(jié)構(gòu)。最初的3D打印發(fā)生在平坦的表面上，然后暴露在刺激下，引起反應(yīng)并改變表面形狀。加拿大醫(yī)博類(lèi)大學(xué)

　　Hoa的復(fù)合4D打印技術(shù)依賴(lài)于由樹(shù)脂固定的僅10微米厚的細(xì)長(zhǎng)細(xì)絲的有力組合。4D打印機(jī)將樹(shù)脂打印成彼此成90度角的超薄層，這些樹(shù)脂被壓在一起并在180°C的烤箱中固化。然后將這些結(jié)構(gòu)冷卻到零攝氏度，以產(chǎn)生堅(jiān)硬但不易碎的物體。

        這種打印技術(shù)使研究人員能夠創(chuàng)建一段具有均勻曲率的材料，該材料夾在襟翼的上表面和下表面之間。因此，這種材料既靈活又堅(jiān)固，足以支持機(jī)翼實(shí)現(xiàn)最佳飛行機(jī)動(dòng)性所需的20度變形。

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康考迪亞大學(xué)利用4D復(fù)合打印改進(jìn)無(wú)人機(jī)機(jī)翼

　　由此產(chǎn)生的ACTE變形機(jī)翼由平坦的上下蒙皮和4D復(fù)合打印波紋芯組成。據(jù)報(bào)道，該機(jī)翼能夠改善空氣動(dòng)力學(xué)特性和流動(dòng)分離特性，最終提高燃油效率。

　　“這個(gè)想法是有一個(gè)可以在飛行過(guò)程中輕松改變其形狀的機(jī)翼，與固定翼飛機(jī)相比，這將是一個(gè)很大的好處，”Hoa說(shuō)。

　　雖然該論文提出了顯著改進(jìn)無(wú)人機(jī)和無(wú)人機(jī)機(jī)翼的令人信服的案例，但Hoa還看到了4D復(fù)合打印技術(shù)的“各種”其他應(yīng)用，因?yàn)樗子谶\(yùn)輸。目前，正在進(jìn)行進(jìn)一步的工作以完善機(jī)翼的分析、設(shè)計(jì)、制造和測(cè)試。學(xué)在加拿大

　　有關(guān)該研究的更多信息，請(qǐng)參閱發(fā)表在《復(fù)合結(jié)構(gòu)》雜志上的題為“使用復(fù)合材料4D打印制成的波紋芯為無(wú)人機(jī)開(kāi)發(fā)一種新的柔性機(jī)翼概念”的論文。該研究由S.Hoa、M.Abdali、A.Jasmin、D.Radeschi、V.Prats、H.Faour和B.Kobaissi共同撰寫(xiě)。

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